JPH03175049A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はヘッドヒータと温度検出手段を有するインクジ
ェット記録装置の構造に関する。

〔従来の技術〕

従来、ヘッドヒータを有するインクジェット記録装置に
おいて用いられている温度検出手段の配置としては、例
えば、特開昭５９−１０９３７０号公報に記載されたも
のなどが知られている。

また第６図は従来の温度検出手段の配置の一例を示す。

図において、ノズル１を有するインクジェット基板２は
、インクタンク７とインク供給チューブ８によって接続
されており、ヘッドホルダ３によって固定されている。

ヘッドヒータ６はヘッドホルダ３に固定されており、ヘ
ッドホルダ３を介してインクジェット基板２および基板
内部のインクを加熱する。温度検出手段としてのサーミ
スタ４は、ヘッドホルダ３に埋め込まれてヘッドホルダ
の温度を検出することにより、インクの温度を検出する
。サーミスタ４の出力は、駆動電力制御装置５の入力端
子に接続されており、さらにこの駆動電力制御装置５の
出力はヘッドヒータ６の入力端子に接続されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のように配置された温度検出手段は、制御の対象と
なるノズル部のインクの温度を測定するものではなく、
ヘッドホルダの温度を測定しているため、温度検出手段
の出力は実際のインクの温度に対応する出力ではない。

例えば、インクジェット記録装置の設置場所と温度差が
ある場所に保管されていたインクを使用する場合には、
インクの温度がインクジェット記録装置の温度と同一に
なるまでに時間がかかるため、この間の温度検出手段が
検出している温度とノズル部のインクの温度との差は大
きい。従って、外界温度やインクジェット記録ヘッドの
温度に比べてインクの温度の方が低い場合に、ノズル部
のインクの温度が所定の温度範囲に達していないにもか
かわらずヘッドヒータの駆動力が不十分であったり、加
えられなかったりすることによって、インクの噴き出し
不良や印字品質の低下を招いていた。

そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、そ
の目的とするところは、ノズル部のインクの温度に応じ
た最適なヘッドヒータの駆動を行ない、インクジェット
基板およびインクジェット基板内部のインクの温度を適
切な範囲内に保つことにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のインクジェット記録装置は、温度検出手段をイ
ンクジェット基板の圧力室よりもノズル側に、インクジ
ェット基板に接触させて配置したことを特徴とする。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。

第１図は、温度検出手段をインクジェット基板の圧力室
よりもノズル側にインクジェット基板に接触させて配置
してノズル部のインクの温度を検出しその出力に従って
ヘッドヒータの駆動力を制御する、圧電素子を用いたオ
ンデマンド方式のインクジェット記録装置の実施例を示
す。図においてインクジェット基板２は、ノズルｌと圧
力室９を有する流路が構成されたベース２Ａに薄板２Ｂ
を接着し、薄板２Ｂをはさんで圧力室９の上に圧電素子
１０を接着して構成されている。インクジェット記録ヘ
ッドは、インクジェット基板２にフレキシブルプリント
基板１１とゴム弾性部材上２を積層し、外側にヘッドヒ
ータ６を固定したヘッドホルダ３で挟み込んで組み立て
られている。ヘッドヒータ６とヘッドホルダ３の間には
、熱伝導率の高い絶縁体１３（例えば放熱用シリコーン
ゴム等の熱伝導率が工、○×１Ｏ−３ｃａｌ／ｃｍ・ｓ
ｅｃ・℃以上である物質）を入れである。これにより、
ヘッドヒータ６とヘッドホルダ３を密着させて熱抵抗を
減少させることができる。また、ヘッドヒータ６のヘッ
ドホルダ３への接触面がヘッドヒータ６の電極と電気的
に接続されている導体で、ヘッドホルダ３も導体である
場合には、熱伝導率の高い絶縁体１３を入れることによ
ってヘッドヒータ６とヘッドホルダ３との間あるいはヘ
ッドヒータ６とフレキシブルプリント基板１１との間の
短絡を防ぐことができる。温度検出手段としてのサーミ
スタ４は、インクジェット基板２のノズルｌの近傍にお
いて、インクジェット基板２に接触するように、ゴム弾
性部材１２を介してヘッドホルダ３によって押え込まれ
る形で固定されている（第５図参照）。温度検出手段と
してのサーミスタ４をノズル面またはノズル面の直近に
配置しないのは、インクによってサーミスタ４に物理的
、電気的な影響を与えないようにすることと、サーミス
タ４によってノズル面のヌレ状態などに影響を与えない
ようにするためである。サーミスタ４はフレキシブルプ
リント基板１１を介して駆動電力制御装置５の入力端子
に接続されており、さらにこの駆動電力制御装置５の出
力はヘッドヒータ６の入力端子に接続されている。サー
ミスタ４は、ノズル部近傍でのインクジェット基板２の
薄板２Ｂの表面温度を検出することにより、ノズル部近
傍のインクの温度を検出する。

上記の構成によれば、サーミスタ４が薄板２Ｂを介して
ノズル部近傍のインクの温度を検出し、サーミスタ４の
出力によって動作する駆動電力制御装置５がノズル部近
傍のインクの温度に応じてヘッドヒータ６に加える電力
を制御して、インクジェット基板２およびインクジェッ
ト基板内部のインクの温度を使用中のほとんどの場合に
於て一定の温度範囲内に保つことができる。

第２図は従来装置と本実施例での検出温度の違いを示す
グラフの例であり、発明者の実験結果を定性的に示した
図である。図において、駆動電力制御装置５は、ノズル
部のインクの温度をＴ２以上に保つために、Ｔ２でヘッ
ドヒータ６の電源をＯＮにし、また温度の過剰な上昇を
防ぐために、Ｔ３でヘッドヒータ６の電源をＯＦＦにす
るという制御を行う。ここでインクジェット記録装置の
温度及びインクジェット記録装置のおかれている環境の
温度がＴｏであり、インクタンク７がＴ１という温度で
保管されていた場合に、時刻１０にインクタンク７をイ
ンクジェット記録装置に装着して急激にインクを消費す
ると、ノズル部のインクの温度は一点鎖線ａに沿ってＴ
ｏからＴ１へと変化する。この間にインクジェット記録
装置の内部に温度勾配が生じて温度検出手段４が検出す
る温度が変化する。従来の装置では、ノズル部のインク
と温度検出手段４との間の熱抵抗が高いため、温度検出
手段４の検出温度は二点鎖線Ｃに沿って変化し、検出温
度がＴ２に達するまでには時刻ｔ２までの時間を要する
。時刻ｔ２でヘッドヒータ６の電源が２点鎖線ｆに示す
ようにＯＮになると、ヘッドヒータ６の温度は上昇しヘ
ッドヒータが取り付けられているヘッドホルダに埋め込
まれた温度検出手段４の検出温度も上昇する。これに伴
ってノズル部のインクの温度は二点鎖線ｄに沿って下降
から上昇へと変化する。検出温度がＴ３に達する時刻ｔ
３に、ヘッドヒータ６の電源は２点鎖線ｆに示すように
ＯＦＦとなり、温度検出手段４の検出温度はやがて下降
していく。この時ノズル部のインクの温度は、下限値の
Ｔ２にはまだ達していない。さらにヘッドヒータの電源
がＯＦＦとなるため、与えられるエネルギーは減少し温
度の上昇が鈍くなる。従って従来の装置では、ノズル部
のインクの温度がＴ２を越えるまでには長時間を要する
。−六本実施例では、ノズル部のインクと温度検出手段
４との間の熱抵抗が極めて小さいため、温度検出手段４
の検出温度はノズル部のインクの温度と共に実線すに沿
って変化する。そして検出温度がＴ２に達する時刻ｔ１
でヘッドヒータ６の電源が実線ｅに示すようにＯＮとな
り、ノズル部のインクの温度及び検出温度は下降傾向か
ら上昇傾向へと変化する。検出温度がＴ３に達する時刻
ｔ４に、ヘッドヒータ６の電源は実線ｅに示すようにＯ
ＦＦとなり、ノズル部のインクの温度および検出温度の
上昇は鈍くなる。従って従来装置に比べてノズル部の温
度の変化に素早く対応することができ、また設定温度範
囲から外れることも少ない。

第３図は温度検出手段としてのサーミスタ４の固定構造
の実施例を示す。インクジェット基板２のノズル部近傍
にサーミスタ４を配置する場合には、その周辺の構造が
複雑であるため、サーミスタ４は必要とされる精度に影
響のない範囲で小型であることが望まれる。−船釣に小
型のサーミスタ４の形状は曲面によって構成されており
、インクジェット基板２のような平板上に配置しても点
接触となってしまい、温度の伝達効率は低くなる。

そこで、第３図（ａ）に示す構造は、インクジェット基
板２とサーミスタ４の間にシリコーンゴムなどの熱伝導
率の高い物質１４を介して固定したものである。このよ
うな構造は、ノズル部のインクからサーミスタ４への温
度の伝達効率を高めるとともに、接着の効果によってサ
ーミスタ４をインクジェット基板２に固定する手段とし
ても利用できる。熱伝導率の高い物質１４の熱伝導率は
、１、○ｘｌＯ−３ｃａｌ／ａｍ−ｓｅｃ・’Ｃ以上で
あることが望ましい。第３図（ｂ）に示す構造は、サー
ミスタ４を熱伝導率の高い物質１４で接着し、更に、サ
ーミスタ４を押え込んで固定しているヘッドホルダ３と
サーミスタ４との間に温度の伝達効率の低い物質１５を
介した例である。このようにすると、ノズル部のインク
とサーミスタ４との間以外での熱の伝達を減少させる効
果がある。熱伝導率の低い物質１５の熱伝導率は、０．
５Ｘ１０−３ｃａｌ／ｃｍ−ｓｅａ　・℃以下であるこ
とが望ましい。接着力を有する熱伝導率の高い物質１４
の代わりに熱伝導率の高いゴム板等の弾性体を使用する
ことによって、ノズル部のインクからサーミスタ４への
温度の伝達効率を高めることもできる。この方法ではサ
ーミスタ４が直接インクジェット基板２と接しないが、
製造上の効率を向上させることができる。第３図（Ｃ）
はインクジェット基板２のサーミスタ取り付は位置に溝
を設け、この溝の中にサーミスタ４を入れて熱伝導率の
よい物質１４で接着して固定し、熱伝導率の低い物質１
５を介してヘッドホルダ３で押え込んで固定する実施例
を示す。これは第３図（ａ）、（ｂ）に示した構造に比
べ、溝に入れることによって、更にノズル部のインクか
らサーミスタ４への熱抵抗を減少させて感度を高めるこ
とができる。第３図（ｄ）はインクジェット基板２のノ
ズル部近傍に穴を設けてこの中にサーミスタ４をいれ、
サーミスタ４の周囲に穴との隙間がないように熱伝導率
の高い物質１４を充填して固定した実施例を示す。この
構造ではサーミスタ４の周囲すべてからノズル部近傍の
インクの温度が伝達され、高い感度でノズル部近傍のイ
ンクの温度を検出することができる。

第４図は温度検出手段のインクジェット記録ヘッド付近
での配線の引き回しの実施例である。温度検出手段４の
配線をインクジェット記録ヘッド内部に構成する場合、
配線がリード線などでは駆動力を伝えるフレキシブル基
板１１に比べて厚いため、インクジェット基板２をヘッ
ドホルダ３で押え込む際に障害となる。またヘッドホル
ダ３で押え込むことによって断線等の弊害も予想される
。

第１図では温度検出手段４の出力をフレキシブル基板１
１で伝えることによってこの問題を解決していた。第４
図では温度検出手段４の出力をノズル側からヘッドホル
ダ３の外部に出し、ヘッドホルダ３に設けた溝３Ａに沿
って引き回す。これによってヘッドホルダ３の内部には
リード線や半田付けなどの接合部がなくなり、充分な押
え込みと、信頼性の高い引き回しが可能となる。

第５図はインクジェット記録ヘッド全体の組み立てた状
態の実施例を示す。インクジェット基板内部のインクの
温度を上昇させるためには、インクジェット基板２に直
接ヒータを取り付ける方法が効率的である。

しかし、インクジェット基板２は小型化が進められてい
る上に、記録密度を高密度化させるために構造が複雑に
なっており、インクジェット基板２に直接取り付けられ
るヒータは小型のものに限定されてしまう。小型のヒー
タでは、印字密度の非常に高い印字等の急激なインクの
消費によって短時間に大量の熱が奪われると、それを補
うだけのエネルギーを与えるのに時間がかかり、温度検
出手段をインクジェット基板のノズル部近傍に配置する
ことの効果が失われてしまう。急激に温度が上昇して短
時間に大量の熱を放出することができるヒータ（例えば
セラミックヒータ）もあるが、この種のヒータでは、表
面温度が非常に高くなるためフレキシブルプリント基板
やゴム弾性部材の耐熱性が問題となる。そこで本実施例
は、ヘッドヒータとして、急激なインクの消費によって
短時間に大量の熱が奪われても、それを補うだけのエネ
ルギーをヘッド全体で常に保持できるように大型のもの
を用い、フレキシブルプリント基板１１やゴム弾性部材
１２が熱によって劣化しないようにヘッドホルダ３の外
側に取り付ける構造を採用しである。第５図においては
、更にヘッド全体をヘッドケース１６で覆い、ヘッドと
へッドケースエ６との隙間に熱伝導率の低い物質１５を
充填してヘッドヒータ６によって発生した熱を外部に漏
らさないようにしている。なお、ヘッドホルダ３からイ
ンクジェット基板２に効率的に熱を伝えるために、イン
クジェット基板２とヘッドホルダ３との隙間に熱伝導率
の高い物質を充填したり、ヘッドホルダ３の材質を熱伝
導率の高いアルミニウムなどにするのも効果的である。

ヘッドヒータ６の制御装置の故障によってヘッドヒータ
６が異常に加熱してヘッドの構成部品に悪影響を与える
ことが予想される場合には、ヘッド内部に温度ヒユーズ
を設けるなどの保安対策も必要である。温度ヒユーズは
ヘッドヒータ６へ電力を供給する回路中に設ける。取り
付は位置は、ヘッドヒータ６による温度の異常を検出し
易いように、熱源であるヘッドヒータ６の近傍あるいは
ヘッドヒータ６が取り付けられているヘッドホルダ３に
接する位置とし、回路中への接続方法は、半田付けによ
って温度ヒユーズが動作してしまうことを防ぐために、
はめ込みなどの手段を用いる。

製造上の理由で半田付けをする場合にはり−ド緯を長く
とって対応するとともに、離れた位置でも十分に動作で
きるような規格の温度ヒユーズを選ぶ必要がある。

以上の構成は単なる一例に過ぎず、駆動力制御装置の出
力としては温度検出手段としてのサーミスタを駆動力制
御装置の電圧決定回路の抵抗として用いて、駆動電圧を
検出温度の変化に従って連続的に変化させることも考え
られる。

〔発明の効果〕

本発明のインクジェット記録装置は、上述のようにノズ
ル部近傍でのインクの温度を検出する構造であるため、
インクの温度に応じた最適なヘッドヒータの駆動を行う
ことができる。従って常にインクの温度即ちインクの粘
度に対応した駆動力をヘッドヒータに加えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すインクジェット記録装置
のヘッド部の構造図。第２図は従来装置と本発明の装置
による検出温度の違いを示すグラフ。第３図は温度検出
手段のインクジェット基板への固定構造の実施例を示す
構造図。第４図は温度検出子・段のインクジェット記録
ヘッド付近での配線の引き回しの実施例を示す構造図。 第５図はヘッドヒータを取り付けた場合のインクジェッ
ト記録ヘッド全体の実施例を示す断面図。第６図は従来
の温度検出手段の配置の一例を示すインクジェット記録
装置のヘッド部の構造図。 １・・・ノズル ２・・・インクジェット基板 ２Ａ・・・ベース Ｂ・・・薄板 ３・・・ヘッドホルダ ４・・・温度検出手段 ５・・・駆動電力制御装置 ６・・・ヘッドヒータ ７・・・インクタンク ８・・・インク供李合チューブ ９・・・圧力室 ○・・・圧電素子 １・・・フレキシブルプリント基板 ２・・・ゴム弾性部材 ３・・・熱伝導率の高い絶縁体 ４・・・熱伝導率の高い物質 ５・・・熱伝導率の低い物質 ６・・・ヘッドケース 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　インクを吐出するためのノズル及び圧力室が形成され
   たインクジェット基板と、このインクジェット基板およ
   びインクジェット基板内部のインクを一定の温度範囲内
   に保つためのヘッドヒータと、インクの温度を検出する
   温度検出手段と、この温度検出手段の出力に応じて前記
   ヘッドヒータに与える駆動力を制御するための制御手段
   とを有するインクジェット記録装置において、 前記温度検出手段を前記インクジェット基板の圧力室よ
   りもノズル側にインクジェット基板に接触させて配置し
   たことを特徴とするインクジェット記録装置。